O cristal de safira em exibição na Universidade de Adelaide. Crédito:University of Adelaide
O relógio mais preciso do mundo foi ajustado para aumentar as capacidades de radar e GPS.
O oscilador de safira criogênica, ou Sapphire Clock, foi aprimorado por pesquisadores da Universidade de Adelaide, no sul da Austrália, para atingir capacidade de quase attossegundo.
O oscilador é 10-1000 vezes mais estável do que a tecnologia concorrente e permite que os usuários façam medições de altíssima precisão para melhorar o desempenho dos sistemas eletrônicos.
O aumento da precisão do tempo é parte integrante da tecnologia de radar e da computação quântica, que anteriormente dependiam da estabilidade de osciladores de quartzo, bem como de relógios atômicos, como o Hydrogen Maser.
Os relógios atômicos são o padrão-ouro em termos de tempo para estabilidade de longo prazo por meses e anos. Contudo, os sistemas eletrônicos precisam de estabilidade de curto prazo por um segundo para controlar os dispositivos atuais.
O novo Sapphire Clock tem uma estabilidade de curto prazo melhor que 1x10 -15 , o que equivale a apenas perder ou ganhar um segundo a cada 40 milhões de anos, 100 vezes melhor do que os relógios atômicos comerciais em um segundo.
O Sapphire Clock original foi desenvolvido pelo Professor Andre Luiten em 1989 na Austrália Ocidental, antes da equipe se mudar para a Austrália do Sul para continuar desenvolvendo o dispositivo na Universidade de Adelaide.
O pesquisador-chefe Martin O'Connor disse que o grupo de desenvolvimento estava em processo de modificação do dispositivo para atender às necessidades de vários setores, incluindo defesa, computação quântica e radioastronomia.
O relógio de 100 cm x 40 cm x 40 cm usa a frequência de ressonância natural de um cristal de safira sintético para manter um sinal de oscilador estável.
O professor associado O'Connor disse que a máquina poderia ser reduzida a 60 por cento de seu tamanho sem perder muito de sua capacidade.
"Nossa tecnologia está muito à frente do jogo, agora é a hora de transferi-lo para um produto comercial, " ele disse.
"Agora podemos adaptar o oscilador à aplicação de nossos clientes, reduzindo seu tamanho, peso e consumo de energia, mas ainda está além dos sistemas eletrônicos atuais. "
O Relógio Safira, também conhecido como oscilador de microondas, tem um cristal em forma de cilindro de 5 cm que é resfriado a -269 ° C.
A radiação de micro-ondas está constantemente se propagando ao redor do cristal com uma ressonância natural. O conceito foi descoberto pela primeira vez por Lord Rayleigh em 1878, quando ele podia ouvir alguém sussurrando ao longe, do outro lado da cúpula da igreja na Catedral de São Paulo.
O relógio então usa pequenas pontas de prova para captar a ressonância fraca e amplifica-a de volta para produzir uma frequência pura com desempenho próximo de attossegundos.
"Um relógio atômico usa uma transição eletrônica entre dois níveis de energia de um átomo como um padrão de frequência, "Professor associado O'Connor disse.
"O relógio atômico é o que é comumente usado em satélites GPS e em outras aplicações de computação quântica e astronomia, mas nosso relógio está configurado para interromper essas aplicações atuais."
A versão baseada em laboratório já tem um cliente existente no Grupo de Ciência e Tecnologia de Defesa (DST Group) em Adelaide, mas o professor associado O'Connor disse que o grupo de pesquisa também estava procurando mais clientes e estava em discussão com vários grupos diferentes da indústria.
O grupo de pesquisa está participando do programa de pré-acelerador On Prime da Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), que ajuda as equipes a identificar segmentos de clientes e construir planos de negócios.
As versões comerciais do Sapphire Clock serão disponibilizadas em 2017.